JP2000114899A

JP2000114899A - 自動音質音量制御装置

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Publication number: JP2000114899A
Application number: JP27625298A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nakamura; 村一啓中; Atsunobu Murase; 瀬敦信村; Kazuhiro Iida; 田一博飯
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】周囲騒音に応じて音源信号の周波数特性や音
量を制御する装置において、騒音信号とソース信号の全
周波数バンド特性を分析しなくても、全周波数バンドに
おけるマスキング量を算出することができ、聴感上の自
然さを損なわずにハードウェア規模を小さくすること。【解決手段】パターン選択器２０７は、騒音信号周波
数特性パターン格納器２０８に格納されている全周波数
バンドにおける騒音信号周波数特性パターンを選択し、
パターン選択器２０９は、ソース信号周波数特性パター
ン格納器２１０に格納されている全周波数バンドにおけ
るソース信号周波数特性パターンを選択する。選択され
た騒音特性およびソース特性を用いてマスキング量算出
器２１１は、ソース信号の騒音信号によるマスキング量
を算出し、そのマスキング量を用いて、ソース信号の周
波数特性および音量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車室内やリスニン
グルーム、公共空間などの音場において、再生しようと
する音源信号に加え、不必要な騒音がある場合、その騒
音信号に応じて音源信号の周波数特性および音量を制御
する等に利用する自動音質音量制御装置とその関連装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の自動音質音量制御装置と
しては、特開平９−１４８８６７号公報に開示されてい
るようなものが知られている。図８は従来の自動音質音
量制御装置の構成例を示している。図８において、８０
１はマイクなどのセンサ、８０２は音楽や音声などのソ
ース信号入力端子、８０３はセンサ信号周波数分析器、
８０４はソース信号周波数分析器、８０５は騒音信号算
出器、８０６はマスキング量算出器、８０７は補償量設
定器、８０８はイコライザなどの周波数特性制御器、８
０９はボリュームなどの音量制御器、８１０はスピーカ
である。

【０００３】次に上記従来例の動作について説明する。
図８において、ソース信号入力端子８０２に入力された
音楽や音声などのソース信号は、イコライザなどの周波
数特性制御器８０８によって周波数特性が変更され、ボ
リュームなどの音量制御器８０９によって音量が調整さ
れ、スピーカ８１０によって空間に放射される。ソース
信号入力端子８０２に入力された信号はまた、ソース信
号周波数分析器８０４に入力され、１つ以上の周波数バ
ンドのソース信号レベルが一定の時間間隔ごと分析さ
れ、騒音信号算出器８０５およびマスキング量算出器８
０６への一方の入力となる。

【０００４】センサ８０１は、たとえばマイクロホンで
あり、スピーカ８１０の設置してある空間において、ス
ピーカ８１０によって出力された音を受聴する場所の近
傍、または受聴場所における周囲騒音と相関の高い騒音
が検出できる場所に設置される。センサ８０１は、電話
機などにおける送話マイクでも良い。センサ８０１によ
って検出された信号は、センサ信号周波数分析器８０３
によって１つ以上の周波数バンドの信号レベルが一定の
時間間隔ごと分析され、騒音信号算出器８０５のもう一
方の入力となる。センサ８０１によって検出された信号
には、周囲騒音信号以外にも、スピーカ８１０によって
出力されたソース信号も含まれる。そのため、騒音信号
算出器８０５は、ソース信号周波数分析器８０４によっ
て分析されたソース信号に、センサ位置におけるソース
信号特性を補正する重みつけをした後、センサ信号周波
数分析器８０３によって分析された信号からソース信号
を減算することによって騒音信号のみを算出する。騒音
信号を算出するときには、現在の制御状態、即ち周波数
特性制御器８０８の制御量および音量制御器８０９の制
御量を考慮して、算出する。

【０００５】マスキング量算出器８０６は、ソース信号
周波数分析器８０４の出力信号であるソース信号レベル
と、騒音信号算出器８０５の出力信号である騒音信号レ
ベルを用いて、ソース信号が騒音信号によってマスキン
グされる量を一定時間間隔ごと算出する。ソース信号レ
ベルをＳ、騒音信号レベルをＮとすると、マスキング量
Ｍは、下記（式１）で表すことができる。Ｍ［ｄＢ］＝ａ（Ｓ−Ｎ）２＋ｂ（Ｓ−Ｎ）＋ｃ・・・（式１）ただし、ａ、ｂ、ｃは適当な定数である。マスキングと
は、ある音が他の音によって聴こえにくくなる現象のこ
とであり、マスキング量とはそのようにして聴こえにく
くなった音を、もとの音の大きさで聴こえるようにする
のに必要なゲイン量である。したがって、各周波数バン
ドごと、このマスキング量算出器８０６によって算出さ
れたマスキング量分、ソース信号のゲインを上げれば、
騒音が無いときと同じ音の大きさ、音質で再生すること
ができる。

【０００６】ソース信号周波数分析器８０４や騒音信号
算出器８０５によって一定時間間隔ごと分析された信号
は、時間的な変動が大きい。したがって、マスキング量
算出器８０６によって算出されたマスキング量も時間的
に大きく変動する。その量をそのまま、周波数特性制御
器８０８や音量制御器８０９の制御量とすると、短時間
内の変動量が大きすぎて聴感上不自然になってしまう。
そこで、補償量設定器８０７はマスキング量算出器８０
６の出力信号の積分や、平均や、ＬＰＦ（ＬｏｗＰａ
ｓｓＦｉｌｔｅｒ）を用いたり、その他の方法によっ
て周波数特性制御器８０８や音量制御器８０９の制御量
が滑らかに更新されるようにし、聴感上自然にソース信
号が変更されるようにする。

【０００７】このように、上記従来の自動音質音量制御
装置でも、ソース信号の周波数特性および音量を、検出
したソース信号の特性および周囲騒音の特性により変更
することで、周囲騒音が存在しても、また周囲騒音の特
性が変化しても、周囲騒音がないときと同じ音の大き
さ、音質で聴こえるように再生することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の自動音質音量制御装置では、全周波数バンドごとソ
ース信号およびセンサ信号の周波数分析を行うために、
演算量が多くハードウェア規模が大きくなってしまうと
いう問題があった。

【０００９】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、聴感上の自然さを損なわずに、演算量が
少なくハードウェア規模の小さな優れた自動音質音量制
御装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、騒音信号周波数特性パターン格納器と騒
音信号周波数特性算出器、およびソース信号周波数特性
パターン格納器とソース信号周波数特性算出器を設け、
一部または全体の信号特性から、各周波数バンドごとの
特性を推定するようにしたものである。本発明によれ
ば、全周波数バンドごとソース信号およびセンサ信号の
周波数分析を行わなくても、一部の周波数バンドまたは
オールパスの信号特性から全周波数バンドごとの特性を
算出するため、聴感上の自然さを損なわずに、演算量が
少なくハードウェア規模の小さい自動音質音量制御装置
が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、周囲騒音によって聴こえにくくなったソース信号
を、聴こえやすくするための周波数特性および音量の補
償量のパターンを格納する格納器と、前記格納器に格納
されているパターンを選択するパターン選択器とを備え
たものであり、騒音信号とソース信号からあらかじめ格
納してある補償量パターンを選択して、全周波数バンド
ごとの補償量、または音量の補償量、またはその両方を
算出するために、全周波数バンドごと補償量を算出しな
くても良く、ハードウェア規模を小さくできるという効
果を有する。

【００１２】本発明の請求項２に記載の発明は、騒音信
号の周波数特性パターンを格納する格納器と、ソース信
号の周波数特性パターンを格納する格納器と、前記各格
納器に格納されているパターンをそれぞれ選択するパタ
ーン選択器と、騒音信号特性とソース信号特性から補償
量を算出する補償量算出器とを備えたものであり、騒音
信号からあらかじめ格納してある騒音の周波数特性パタ
ーンを、またソース信号からあらかじめ格納してあるソ
ースの周波数特性パターンを選択して全周波数バンドご
との補償量、または音量の補償量、またはその両方を算
出するために、騒音信号およびソース信号の全周波数バ
ンドの特性を算出しなくても良く、ハードウェア規模を
小さくできるという効果を有する。

【００１３】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１または請求項２記載の自動音質音量制御装置におい
て、ソース信号検出器を備えたものであり、ソース信号
の一部の周波数バンドの特性、あるいはソース信号のオ
ールパス特性を算出し、その算出結果をもとに前記格納
器に格納してあるパターンを選択するために、ソース信
号の全周波数バンドの特性を算出しなくても良く、ハー
ドウェア規模を小さくできるという効果を有する。

【００１４】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１、請求項２または請求項３記載の自動音質音量制御装
置において、周囲騒音を検出するセンサと、前記センサ
信号を検出するセンサ信号検出器とを備えたものであ
り、センサ信号の一部の周波数バンドの特性、あるいは
センサ信号のオールパス特性を算出し、その算出結果を
もとに前記格納器に格納してあるパターンを選択するた
めに、騒音信号の全周波数バンドの特性を算出しなくて
も良く、ハードウェア規模を小さくできるという効果を
有する。

【００１５】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１から請求項４のいずれかに記載の自動音質音量制御装
置において、センサ信号に含まれるソース信号を除去す
る騒音信号算出器を備えたものであり、センサ信号から
ソース信号を減算して騒音信号を検出するために、騒音
検出精度を高くし、かつハードウェア規模を小さくでき
るという効果を有する。

【００１６】本発明の請求項６に記載の発明は、ソース
信号の補償量を算出する補償量算出器と、騒音の種類を
選択する騒音選択器と、選択された騒音の種類から騒音
信号を算出する騒音信号算出器とを備えたものであり、
騒音の種類を選択することでソース信号の補償量を算出
するために、騒音信号の分析を行わなくても良く、ハー
ドウェア規模を小さくできるという効果を有する。

【００１７】本発明の請求項７に記載の発明は、ソース
信号の補償量を算出する補償量算出器と、ソースの種類
を選択するソース選択器と、選択されたソースの種類か
らソース信号を算出するソース信号算出器とを備えたも
のであり、ソースの種類を選択することでソース信号の
補償量を算出するために、ソース信号の分析を行わなく
ても良く、ハードウェア規模を小さくできるという効果
を有する。

【００１８】本発明の請求項８に記載の発明は、ソース
信号の補償量を算出する補償量算出器と、ソース信号を
検出するソース信号検出器と、周囲騒音を検出するセン
サと、音声帯域を除去する帯域除去フィルタと、騒音信
号を検出する騒音信号算出器とを備えたものであり、前
記センサに入力される音声信号を前記帯域除去フィルタ
によって除去したのち騒音信号を算出するために、電話
機のような装置の送話マイクを騒音検出センサとして用
いることができ、ハードウェア規模を小さくできるとい
う効果を有する。

【００１９】本発明の請求項９に記載の発明は、ソース
信号の補償量を算出する補償量算出器と、ソース信号を
検出するソース信号検出器と、周囲騒音を検出するセン
サと、無音状態を検出する無音状態検出器と、騒音信号
を検出する騒音信号算出器とを備えたものであり、前記
無音状態検出器によって検出された前記センサに音声信
号が入力されていない時間だけ騒音信号を検出するため
に、電話機のような装置の送話マイクを騒音検出センサ
として用いることができ、ハードウェア規模を小さくで
きるという効果を有する。

【００２０】本発明の請求項１０に記載の発明は、ソー
ス信号の補償量を算出する補償量算出器と、ソース信号
を検出するソース信号検出器と、周囲騒音を検出するセ
ンサと、騒音信号を検出する騒音信号算出器と、過去の
信号から未来の信号を予測する適応フィルタと、前記適
応フィルタの係数を更新する係数更新器と、前記センサ
の出力信号から前記適応フィルタ出力信号を減算する減
算器とを備えたものであり、前記センサの出力信号から
予測可能な音声信号を除去し、予測不可能な騒音信号だ
けを取り出すことで騒音信号を検出するために、精度良
く騒音検出を行い、精度良い制御ができるという効果を
有する。

【００２１】本発明の請求項１１に記載の発明は、ソー
ス信号の補償量を算出する補償量算出器と、ソース信号
を検出するソース信号検出器と、周囲騒音を検出する２
つ以上のセンサと、前記センサの出力信号の周波数分析
を行う周波数分析器と、前記センサの出力から騒音信号
を算出する騒音信号算出器とを備えたものであり、前記
２つ以上のセンサに入力される音声信号のゲインの違い
を利用して、騒音信号を検出するために、電話機のよう
な装置の送話マイクを騒音検出センサとして用いること
ができ、精度良く騒音検出を行い、精度良い制御ができ
るという効果を有する。

【００２２】本発明の請求項１２に記載の発明は、請求
項６から請求項１１のいずれかに記載の自動音質音量制
御装置において、請求項１または請求項２記載の補償量
算出器を備えたものであり、ハードウェア規模を小さく
できるという効果を有する。

【００２３】本発明の請求項１３に記載の発明は、請求
項１から請求項１２のいずれかに記載の自動音質音量制
御装置において、算出する補償量が、ソース信号の周囲
騒音によるマスキング量であることを特徴としたもので
あり、聴感上自然な制御を行えるという効果を有する。

【００２４】本発明の請求項１４に記載の発明は、請求
項１３記載の自動音質音量制御装置において、マスキン
グ量を、ソース信号レベルと騒音信号レベルの２次式か
ら算出するようにしたものであり、少ない演算量でマス
キング量を算出できるという効果を有する。

【００２５】本発明の請求項１５に記載の発明は、請求
項１から請求項１４のいずれかに記載の自動音質音量制
御装置において、算出された補償量をなめらかに更新す
るための補償量設定器と、ソース信号の周波数特性を変
更する周波数特性制御器と、ソース信号の音量を変更す
る音量制御器と、スピーカとを備えたものであり、聴感
上自然な制御を行えるという効果を有する。

【００２６】本発明の請求項１６に記載の発明は、請求
項１から請求項１５のいずれかに記載の自動音質音量制
御装置を含む音響装置であり、ハードウェア規模の小さ
な、あるいは聴感上自然な制御を行えるという効果を有
する。

【００２７】本発明の請求項１７に記載の発明は、請求
項１から請求項１５のいずれかに記載の自動音質音量制
御装置を含む通信装置であり、ハードウェア規模の小さ
な、あるいは聴感上自然な制御を行えるという効果を有
する。

【００２８】本発明の請求項１８に記載の発明は、請求
項１から請求項１５のいずれかに記載の自動音質音量制
御装置を含む情報端末装置であり、ハードウェア規模の
小さな、あるいは聴感上自然な制御を行えるという効果
を有する。

【００２９】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図７を用いて説明する。（実施の形態１）図１は本発明の第１の実施の形態の構
成を示すブロック図であり、１０１はマイクなどの周囲
騒音を検出するセンサ、１０２は音楽や音声などのソー
ス入力端子、１０３はセンサ信号検出器、１０４はソー
ス信号検出器、１０５は騒音信号算出器、１０６は補償
量算出器、１０７はパターン選択器、１０８はマスキン
グ量周波数特性パターン格納器、１０９は補償量設定
器、１１０は周波数特性制御器、１１１は音量制御器、
１１２はスピーカである。

【００３０】次に上記第１の実施の形態の動作について
説明する。図１において、ソース信号入力端子１０２に
入力された音楽や音声などのソース信号は、イコライザ
などの周波数特性制御器１１０によって周波数特性が変
更され、ボリュームなどの音量制御器１１１によって音
量が調整され、スピーカ１１２によって空間に放射され
る。ソース信号入力端子１０２に入力された信号はま
た、ソース信号検出器１０４によって、一部の周波数バ
ンドのレベルまたはオールパスレベルが一定時間間隔ご
と検出され、騒音信号算出器１０５および補償量算出器
１０６への一方の入力となる。

【００３１】マイクロホンなどの周囲騒音を検出するセ
ンサ１０１は、スピーカ１１０によって出力された音を
受聴する場所の近傍、または受聴場所における周囲騒音
と相関の高い騒音が検出できる場所に設置される。セン
サ１０１は、電話機などの通信端末における送話マイク
や、車室内騒音と相関の高い車速センサや加速度センサ
などでも良い。センサ１０１に入力された信号は、セン
サ信号検出器１０３によって一部の周波数バンドのレベ
ルまたはオールパスレベルが一定時間間隔ごと検出さ
れ、騒音信号算出器１０５のもう一方の入力となる。

【００３２】センサ１０１がスピーカ１１２の近傍に設
置されている場合には、センサ１０１には周囲騒音信号
以外にも、スピーカ１１２によって出力されたソース信
号も含まれる。そのため、騒音信号算出器１０５は、ソ
ース信号周検出器１０４によって検出されたソース信号
に、センサ位置におけるソース信号特性を補正する重み
つけをした後、センサ信号検出器１０３によって検出さ
れた信号からソース信号を減算することによって、騒音
信号のみを算出する。騒音信号を算出するときには、現
在の制御状態、即ち周波数特性制御器１１０の制御量お
よび音量制御器１１１の制御量を考慮して算出する。

【００３３】補償量算出器１０６内のパターン選択器１
０７は、入力された騒音信号およびソース信号から、マ
スキング量周波数特性パターン格納器１０８に格納され
ているマスキング量の周波数特性パターンを選択する。
マスキング量周波数特性パターン格納器１０８には、全
周波数バンドにのマスキング量のパターンを複数組あら
かじめ格納しておく。格納しておくマスキング量は、た
とえば前記（式１）により算出する。したがって、パタ
ーン選択器１０７は、一部の周波数バンドまたはオール
パスの騒音レベルとソースレベルから、全周波数バンド
におけるマスキング量パターンを推定し、パターンを選
択することになる。

【００３４】補償量算出器１０６によって推定された全
周波数バンドのマスキング量は、補償量設定器１０９に
通知される。補償量設定器１０９は、なめらかに補償量
が変化するように周波数特性制御器１１０や音量制御器
１１１の制御量を更新する。

【００３５】以上のように、本第１の実施の形態によれ
ば、騒音信号およびソース信号の全周波数バンドにおけ
るレベルを分析してマスキング量を算出しなくても、一
部の周波数バンドのレベルまたはオールパスレベルを検
出し、その値をもとに全周波数バンドにおける補償量を
推定するため、聴感上の自然さを損なわずに、演算量を
削減でき、ハードウェア規模を小さくすることができる
という効果を有する。

【００３６】（実施の形態２）図２は本発明の第２の実
施の形態の構成を示すブロック図であり、２０１はセン
サ、２０２はソース入力端子、２０３はセンサ信号検出
器、２０４はソース信号検出器、２０５は騒音信号算出
器、２０６は補償量算出器、２０７および２０９はパタ
ーン選択器、２０８は騒音信号周波数特性パターン格納
器、２１０はソース信号周波数特性パターン格納器、２
１１はマスキング量算出器（請求項２における補償量算
出器）、２１２は補償量設定器、２１３は周波数特性制
御器、２１４は音量制御器、２１５はスピーカである。

【００３７】次に上記第２の実施の形態の動作について
説明する。図２において、補償量算出器２０６以外の動
作は、上記第１の実施の形態の動作と同様である。騒音
信号算出器２０５によって一定時間間隔ごと検出された
騒音信号の一部の周波数バンドレベルまたはオールパス
レベルは、パターン選択器２０７に入力される。パター
ン選択器２０７は入力された信号をもとに、騒音信号周
波数特性パターン格納器２０８に格納してあるパターン
を選択する。一方、ソース信号検出器２０４によって一
定時間間隔ごと検出されたソース信号の一部の周波数バ
ンドレベルまたはオールパスレベルは、パターン選択器
２０９に入力される。パターン選択器２０９は入力され
た信号をもとに、ソース信号周波数特性パターン格納器
２１０に格納してあるパターンを選択する。マスキング
量算出器２１１は、選択された騒音信号周波数特性とソ
ース信号周波数特性から、マスキング量を算出する。

【００３８】以上のように、本発明の第２の実施の形態
によれば、騒音信号およびソース信号の一部の周波数バ
ンドレベルまたはオールパスレベルを検出し、その値を
もとに全周波数バンドにおける騒音信号およびソース信
号特性を推定して補償量を算出するため、聴感上の自然
さを損なわずに、演算量を削減でき、ハードウェア規模
を小さくすることができるという効果を有する。

【００３９】（実施の形態３）図３は本発明の第３の実
施の形態の構成を示すブロック図であり、３０１はソー
ス入力端子、３０２は騒音選択器、３０３は騒音信号算
出器、３０４はソース選択器、３０５はソース信号算出
器、３０６は補償量算出器、３０７は補償量設定器、３
０８は周波数特性制御器、３０９は音量制御器、３１０
はスピーカである。

【００４０】次に上記第３の実施の形態の動作について
説明する。図３において、補償量設定器３０７、周波数
特性制御器３０８、音量制御器３０９およびスピーカ３
１０の動作は、上記第１の実施の形態の動作と同様であ
る。騒音選択器３０２には、あらかじめ１つ以上の騒音
の種類が設定してあり、受聴者はその中から現在の機器
使用状況に適当な騒音の種類を選択する。騒音選択器３
０２は選択された騒音の種類を騒音信号算出器３０３に
通知し、騒音信号算出器３０３はその騒音の種類によっ
て騒音信号を算出する。同様にソース選択器３０４に
は、あらかじめ１つ以上のソースの種類が設定してあ
り、受聴者はその中から現在聴いているソースに適当な
種類を選択する。ソース選択器３０４は選択されたソー
スの種類をソース信号算出器３０５に通知し、ソース信
号算出器３０５はそのソースの種類によってソース信号
を算出する。

【００４１】補償量算出器３０６は、騒音信号算出器３
０３の出力である騒音信号と、ソース信号算出器３０５
の出力であるソース信号から、補償量を算出する。補償
量算出器３０６は、上記第１および第２の実施の形態に
示したように補償量を算出しても良いし、従来例に示し
たように補償量を算出しても良い。また、本実施の形態
３のように騒音とソースの種類を両方選択するようにし
ても良いし、騒音またはソースのどちらか一方の種類を
選択するようにし、他方は上記第１、第２または従来例
のように分析を行っても良い。

【００４２】以上のように、本発明の第３の実施の形態
によれば、騒音やソースの種類を選択するので、騒音や
ソース信号の分析を行わなくて良く、演算量を削減で
き、ハードウェア規模を小さくすることができるという
効果を有する。

【００４３】（実施の形態４）図４は本発明の第４の実
施の形態の構成を示すブロック図であり、４０１はセン
サ、４０２はソース入力端子、４０３はセンサ信号出力
端子、４０４は帯域除去フィルタ、４０５は騒音信号算
出器、４０６はソース信号検出器、４０７は補償量算出
器、４０８は補償量設定器、４０９は周波数特性制御
器、４１０は音量制御器、４１１はスピーカである。

【００４４】次に上記第４の実施の形態の動作について
説明する。第４の実施の形態は、通信機器などにおいて
送話マイクを騒音検出センサとして利用する場合の実施
の形態である。図４において、補償量設定器４０８、周
波数特性制御器４０９、音量制御器４１０およびスピー
カ４１１の動作は、上記第１の実施の形態の動作と同様
である。

【００４５】センサ４０１には、周囲騒音信号と同時に
送話する音声も入力される。センサ４０１への入力信号
は、センサ信号出力端子４０３から送話音声として出力
される。帯域除去フィルタ４０４は、センサ４０１に入
力された信号から、音声帯域の信号を除去する。騒音信
号算出器４０５は、音声帯域の除去された信号をもと
に、騒音信号を算出する。騒音信号算出器４０５では、
音声帯域が除去されているため、全周波数バンドにおけ
るレベルではなく、一部の周波数バンドにおけるレベル
が算出される。ソース信号検出器４０６は、ソース入力
端子４０２に入力されたソース信号の、全周波数バンド
レベル、オールパスレベルまたは一部の周波数バンドレ
ベルを算出する。補償量算出器４０７は、騒音信号算出
器４０５の出力信号と、ソース信号検出器４０６の出力
信号から、補償量を算出する。補償量算出器４０７は、
上記第１、第２または従来例と同様に補償量を算出す
る。

【００４６】以上のように、本発明の第４の実施の形態
によれば、送話マイクを騒音検出センサとして用い、か
つ一部の周波数バンドにおける騒音信号を検出するため
に、ハードウェア規模を小さくすることができるという
効果を有する。

【００４７】（実施の形態５）図５は本発明の第５の実
施の形態の構成を示すブロック図であり、５０１はセン
サ、５０２はソース入力端子、５０３はセンサ信号出力
端子、５０４は無音状態検出器、５０５は騒音信号算出
器、５０６はソース信号検出器、５０７は補償量算出
器、５０８は補償量設定器、５０９は周波数特性制御
器、５１０は音量制御器、５１１はスピーカである。

【００４８】次に上記第５の実施の形態の動作について
説明する。第５の実施の形態は、上記第４の実施の形態
と同様に、通信機器などにおいて送話マイクを騒音検出
センサとして利用する場合の実施の形態である。図５に
おいて、ソース信号検出器５０６、補償量算出器５０
７、補償量設定器５０８、周波数特性制御器５０９、音
量制御器５１０およびスピーカ５１１の動作は、上記第
４の実施の形態の動作と同様である。

【００４９】センサ５０１には、周囲騒音信号と同時に
送話する音声も入力される。センサ５０１への入力信号
は、センサ信号出力端子５０３から送話音声として出力
される。無音状態検出器５０４は、センサ５０１への入
力信号の音声が入力されていない無音状態を検出する。
無音状態検出器５０４は、無音状態のときのみセンサ５
０１への入力信号を出力する。騒音信号算出器５０５
は、無音状態の信号の全周波数バンドレベル、一部の周
波数バンドレベルまたはオールパスレベルを算出する。

【００５０】以上のように、本発明の第５の実施の形態
によれば、送話マイクを騒音検出センサとして用いるた
めに、精度良い制御ができ、ハードウェア規模を小さく
することができるという効果を有する。

【００５１】（実施の形態６）図６は本発明の第６の実
施の形態の構成を示すブロック図であり、６０１はセン
サ、６０２はソース入力端子、６０３はセンサ信号出力
端子、６０４は入力信号の振幅と位相を所望の特性に変
更する適応フィルタ、６０５は適応フィルタの係数を変
更する係数更新器、６０６は減算器、６０７はソース信
号検出器、６０８は騒音信号算出器、６０９は補償量算
出器、６１０は補償量設定器、６１１は周波数特性制御
器、６１２は音量制御器、６１３はスピーカである。

【００５２】次に上記第６の実施の形態の動作について
説明する。第６の実施の形態は、上記第４および第５の
実施の形態と同様に、通信機器などにおいて送話マイク
を騒音検出センサとして利用する場合の実施の形態であ
る。図６において、ソース信号検出器６０７、補償量算
出器６０９、補償量設定器６１０、周波数特性制御器６
１１、音量制御器６１２およびスピーカ６１３の動作
は、上記第４の実施の形態の動作と同様である。

【００５３】センサ６０１には、周囲騒音信号と同時に
送話する音声も入力される。センサ６０１への入力信号
は、センサ信号出力端子６０３から送話音声として出力
される。センサ６０１への入力信号は、減算器６０６の
一方の入力となる。また、センサ６０１への入力信号
は、適応フィルタ６０４によって、所望の振幅および位
相特性にされた後、減算器６０６のもう一方の入力とな
る。減算器６０６は、センサ６０１への入力信号から適
応フィルタ６０４の出力信号を減算し、出力する。係数
更新器６０５は、センサ６０１の出力信号と減算器６０
６の出力信号から、適応フィルタ６０４の係数更新度合
いを算出し、適応フィルタ６０４の係数を更新する。減
算器６０６の出力信号は、騒音信号算出器６０８への入
力となり、騒音信号算出器６０８は、全周波数バンドレ
ベル、一部の周波数バンドレベルまたはオールパスレベ
ルを算出する。

【００５４】次に、適応フィルタ６０４と係数更新器６
０５による騒音信号検出動作を、適応フィルタ６０４を
適応ＦＩＲ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐ
ｏｎｓｅ）フィルタで構成したときの例で説明する。フ
ィルタとしてＦＩＲフィルタを用いれば、フィルタの係
数を適当に変更することで所望の振幅および位相特性が
実現できる。係数更新器６０５は、例えばＬＭＳ（Ｌｅ
ａｓｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）アルゴリズムなどの
係数更新アルゴリズムを用いて、適応ＦＩＲフィルタの
係数を更新する。ここで、適応ＦＩＲフィルタへの入力
信号をＸ、適応ＦＩＲフィルタの伝達関数をＷ、減算器
６０６の出力である誤差をＥとすると、係数更新式は、
上記ＬＭＳアルゴリズムによれば下記（式２）で表すこ
とができる。Ｗｎ＋１＝Ｗｎ−μＸＥ・・・（式２）ただし、Ｅ＝Ｘ−ＷＸ・・・（式３）であり、μは係数更新の度合いを表す収束係数、ｎは時
刻を表す添字である。

【００５５】上記（式２）は、ｎ＋１の時刻における適
応ＦＩＲフィルタの係数を、時刻ｎにおける係数を更新
して算出することを表している。適応ＦＩＲフィルタ６
０４および係数更新器６０５への入力信号を１サンプル
遅延させれば、適応ＦＩＲフィルタ６０４は、過去の入
力信号から、未来の信号を予測する予測器として動作す
る。ここで、センサ６０１には、音声信号と騒音信号が
入力されるが、音声信号は上記予測器で予測可能である
が、騒音信号はランダムな信号であるため、予測が不可
能である。したがって、減算器６０６の出力信号は、予
測不可能な騒音信号となる。

【００５６】以上のように、本発明の第６の実施の形態
によれば、適応フィルタを用いてセンサ信号から騒音信
号だけを検出するため、精度良い騒音検出が可能にな
り、精度良く制御ができるという効果を有する。

【００５７】（実施の形態７）図７は本発明の第７の実
施の形態の構成を示すブロック図であり、７０１は第一
のセンサ、７０２は第二のセンサ、７０３はソース入力
端子、７０４はセンサ信号出力端子、７０５は騒音信号
算出器、７０６および７０７は周波数分析器、７０８は
ゲイン調整器、７０９は減算器、７１０は乗算器、７１
１はソース信号検出器、７１２は補償量算出器、７１３
は補償量設定器、７１４は周波数特性制御器、７１５は
音量制御器、７１６はスピーカである。

【００５８】次に上記第７の実施の形態の動作について
説明する。第７の実施の形態は、上記第４、第５および
第６の実施の形態と同様に、通信機器などにおいて送話
マイクを騒音検出センサとして利用する場合の実施の形
態である。図７において、ソース信号検出器７１１、補
償量算出器７１２、補償量設定器７１３、周波数特性制
御器７１４、音量制御器７１５およびスピーカ７１６の
動作は、上記第４の実施の形態の動作と同様である。

【００５９】第一のセンサ７０１には、周囲騒音信号と
同時に送話する音声も入力される。第一のセンサ７０１
への入力信号は、センサ信号出力端子７０４から送話音
声として出力される。第二のセンサ７０２は、たとえば
第一のセンサ７０１より話者から遠い距離に設置する。
周波数分析器７０６および７０７は、第一のセンサ７０
１および第二のセンサ７０２への入力信号の周波数分析
を行う。第一のセンサ７０１の周波数分析結果である周
波数分析器７０６の出力信号は、減算器７０９の一方の
入力となる。第二のセンサ７０２の周波数分析結果であ
る周波数分析器７０７の出力信号は、ゲイン調整器７０
８によってゲインが変えられ、減算器７０９のもう一方
の入力となる。減算器７０９は、周波数分析器７０６の
出力信号から、ゲイン調整器７０８の出力信号を減算
し、乗算器７１０は、減算器７０９の出力信号を定数倍
して出力する。

【００６０】いま、第一のセンサ７０１への入力信号Ｘ
を下記（式４）で表す。Ｘ＝Ｓ＋Ｎ・・・（式４）ただし、Ｓは音声信号、Ｎは騒音信号である。次に第二
のセンサ７０２への入力信号Ｙを考える。音声信号は、
第一および第二のセンサの近傍に音源があり、第二のセ
ンサ７０２の方が第一のセンサ７０１よりも音源から離
れて設置してあるため、音声信号Ｓは１／ａ倍されて第
二のセンサに入力する。ただし、ａは適当な定数であ
る。一方、騒音信号は、センサより遠くに音源があるた
め、第一のセンサ７０１および第二のセンサ７０２への
入力は、同じである。以上から、第二のセンサ７０２へ
の入力信号Ｙは、下記（式５）で表すことができる。Ｙ＝Ｓ／ａ＋Ｎ・・・（式５）上記（式５）をａ倍して、上記（式４）より減算する
と、下記（式６）となる。Ｘ−ａＹ＝（１−ａ）Ｎ・・・（式６）したがって、騒音信号Ｎは、下記（式７）より算出する
ことができる。Ｎ＝（Ｘ−ａＹ）／（１−ａ）・・・（式７）

【００６１】以上のように、本発明の第７の実施の形態
によれば、送話マイクに加え、送話マイク近傍に騒音検
出マイクを設置し、音源が近くにある場合と遠くにある
場合に両者のマイクに到達するレベル差を利用して騒音
を検出するため、精度良い騒音検出が可能になり、精度
良く制御ができるという効果を有する。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
騒音、ソースまたは補償量の全周波数バンドにおける特
性を算出せずに、一部の周波数バンドあるいはオールパ
スでの特性を算出して、全周波数バンドにおける特性を
推定するため、聴感上の自然さを損なわずに、演算量を
削減でき、ハードウェア規模を小さくできるという効果
を有する。また、通信機のように送話マイクを持つ機器
においては、その送話マイクを騒音検出センサとして用
いるため、ハードウェア規模を小さくできるという効果
を有する。または、送話マイクに入力される信号から騒
音信号を精度良く検出するため、精度良い制御ができる
という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における自動音質音
量制御装置の構成を示すブロック図

【図２】本発明の第２の実施の形態における自動音質音
量制御装置の構成を示すブロック図

【図３】本発明の第３の実施の形態における自動音質音
量制御装置の構成を示すブロック図

【図４】本発明の第４の実施の形態における自動音質音
量制御装置の構成を示すブロック図

【図５】本発明の第５の実施の形態における自動音質音
量制御装置の構成を示すブロック図

【図６】本発明の第６の実施の形態における自動音質音
量制御装置の構成を示すブロック図

【図７】本発明の第７の実施の形態における自動音質音
量制御装置の構成を示すブロック図

【図８】従来の自動音質音量制御装置の構成を示すブロ
ック図

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７
０１、７０２、８０１・・・センサ１０２、２０２、４０２、５０２、６０２、７０３、８
０２・・・ソース入力端子１０３、２０３・・・センサ信号検出器１０４、２０４、４０６、５０６、６０７、７１１・
・・ソース信号検出器１０５、２０５、３０３、４０５、５０５、６０８、７
０５、８０５・・・騒音信号算出器１０６、２０６、３０６、４０７、５０７、６０９、７
１２・・・補償量算出器１０７、２０７、２０９・・・パターン選択器１０８・・・マスキング量周波数特性パターン格納器１０９、２１２、３０７、４０８、５０８、６１０、７
１３、８０７・・・補償量設定器１１０、２１３、３０８、４０９、５０９、６１１、７
１４、８０８・・・周波数特性制御器１１１、２１４、３０９、４１０、５１０、６１２、７
１５、８０９・・・音量制御器１１２、２１５、３１０、４１１、５１１、６１３、７
１６、８１０・・・スピーカ２０８・・・騒音信
号周波数特性パターン格納器２１０・・・ソース信号周波数特性パターン格納器２１１・・・マスキング量算出器３０２・・・騒音選択器３０４・・・ソース選択器３０５・・・ソース信号算出器４０３、５０３、６０３、７０４・・・センサ信号出
力端子４０４・・・帯域除去フィルタ５０４・・・無音状態検出器６０４・・・適応フィルタ６０５・・・係数更新器６０６、７０９・・・減算器７０６、７０７・・・周波数分析器７０８・・・ゲイン調整器７１０・・・乗算器８０３・・・センサ信号周波数分析器８０４・・・ソース信号周波数分析器８０６・・・マスキング量算出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飯田一博神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１号松下通信工業株式会社内Ｆターム(参考） 5J030 AA01 AA10 AB04 AC21 AC23 AC27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周囲騒音によって聴こえにくくなったソ
ース信号を、聴こえやすくするための周波数特性および
音量の補償量のパターンを格納する格納器と、前記格納
器に格納されているパターンを選択するパターン選択器
とを備え、騒音信号とソース信号からあらかじめ格納し
てある補償量パターンを選択して、全周波数バンドごと
の補償量、または音量の補償量、またはその両方を算出
することを特徴とする自動音質音量制御装置。
【請求項２】騒音信号の周波数特性パターンを格納す
る格納器と、ソース信号の周波数特性パターンを格納す
る格納器と、前記各格納器に格納されているパターンを
それぞれ選択するパターン選択器と、騒音信号特性とソ
ース信号特性から補償量を算出する補償量算出器とを備
え、騒音信号からあらかじめ格納してある騒音の周波数
特性パターンを、またソース信号からあらかじめ格納し
てあるソースの周波数特性パターンを選択して全周波数
バンドごとの補償量、または音量の補償量、またはその
両方を算出することを特徴とする自動音質音量制御装
置。
【請求項３】ソース信号検出器を備え、ソース信号の
一部の周波数バンドの特性、あるいはソース信号のオー
ルパス特性を算出し、その算出結果をもとに前記格納器
に格納してあるパターンを選択することを特徴とする請
求項１または請求項２記載の自動音質音量制御装置。
【請求項４】周囲騒音を検出するセンサと、前記セン
サ信号を検出するセンサ信号検出器とを備え、センサ信
号の一部の周波数バンドの特性、あるいはセンサ信号の
オールパス特性を算出し、その算出結果をもとに前記格
納器に格納してあるパターンを選択することを特徴とす
る請求項１、請求項２または請求項３記載の自動音質音
量制御装置。
【請求項５】前記センサ信号に含まれるソース信号を
除去する騒音信号算出器を備え、センサ信号からソース
信号を減算して騒音信号を検出することを特徴とする請
求項１から請求項４のいずれかに記載の自動音質音量制
御装置。
【請求項６】ソース信号の補償量を算出する補償量算
出器と、騒音の種類を選択する騒音選択器と、選択され
た騒音の種類から騒音信号を算出する騒音信号算出器と
を備え、騒音の種類を選択することでソース信号の補償
量を算出することを特徴とする自動音質音量制御装置。
【請求項７】ソース信号の補償量を算出する補償量算
出器と、ソースの種類を選択するソース選択器と、選択
されたソースの種類からソース信号を算出するソース信
号算出器とを備え、ソースの種類を選択することでソー
ス信号の補償量を算出することを特徴とする自動音質音
量制御装置。
【請求項８】ソース信号の補償量を算出する補償量算
出器と、ソース信号を検出するソース信号検出器と、周
囲騒音を検出するセンサと、音声帯域を除去する帯域除
去フィルタと、騒音信号を検出する騒音信号算出器とを
備え、前記センサに入力される音声信号を前記帯域除去
フィルタによって除去したのち騒音信号を算出すること
を特徴とする自動音質音量制御装置。
【請求項９】ソース信号の補償量を算出する補償量算
出器と、ソース信号を検出するソース信号検出器と、周
囲騒音を検出するセンサと、無音状態を検出する無音状
態検出器と、騒音信号を検出する騒音信号算出器とを備
え、前記無音状態検出器によって検出された前記センサ
に音声信号が入力されていない時間だけ騒音信号を検出
することを特徴とする自動音質音量制御装置。
【請求項１０】ソース信号の補償量を算出する補償量
算出器と、ソース信号を検出するソース信号検出器と、
周囲騒音を検出するセンサと、騒音信号を検出する騒音
信号算出器と、過去の信号から未来の信号を予測する適
応フィルタと、前記適応フィルタの係数を更新する係数
更新器と、前記センサの出力信号から前記適応フィルタ
出力信号を減算する減算器とを備え、前記センサの出力
信号から予測可能な音声信号を除去し、予測不可能な騒
音信号だけを取り出すことで騒音信号を検出することを
特徴とする自動音質音量制御装置。
【請求項１１】ソース信号の補償量を算出する補償量
算出器と、ソース信号を検出するソース信号検出器と、
周囲騒音を検出する２つ以上のセンサと、前記センサの
出力信号の周波数分析を行う周波数分析器と、前記セン
サの出力から騒音信号を算出する騒音信号算出器とを備
え、前記２つ以上のセンサに入力される音声信号のゲイ
ンの違いを利用して、騒音信号を検出するようにしたこ
とを特徴とする自動音質音量制御装置。
【請求項１２】請求項１または請求項２記載の補償量
算出器を備えたことを特徴とする請求項６から請求項１
１のいずれかに記載の自動音質音量制御装置。
【請求項１３】算出する補償量が、ソース信号の周囲
騒音によるマスキング量であることを特徴とする請求項
１から請求項１２のいずれかに記載の自動音質音量制御
装置。
【請求項１４】マスキング量を、ソース信号レベルと
騒音信号レベルの２次式から算出することを特徴とする
請求項１３記載の自動音質音量制御装置。
【請求項１５】算出された補償量をなめらかに更新す
るための補償量設定器と、ソース信号の周波数特性を変
更する周波数特性制御器と、ソース信号の音量を変更す
る音量制御器と、スピーカとを備えたことを特徴とする
請求項１から請求項１４のいずれかに記載の自動音質音
量制御装置。
【請求項１６】請求項１から請求項１５のいずれかに
記載の自動音質音量制御装置を含む音響装置。
【請求項１７】請求項１から請求項１５のいずれかに
記載の自動音質音量制御装置を含む通信装置。
【請求項１８】請求項１から請求項１５のいずれかに
記載の自動音質音量制御装置を含む情報端末装置。